perencanaan bangunan irigasi

BAB IV

Perencanaan Bangunan

Irigasi

4.1 Perencanaan Dimensi Saluran Irigasi

Saluran pembawa yang ada di daerah irigasi Air Santok direncanakan

dengan saluran tanah tanpa pasangan untuk saluran tersier dan saluran pasangan

untuk saluran sekunder dan primer. Ada beberapa kriteria yang dipergunakan

dalam perencanaan saluran di daerah irigasi Air Santok ini diantaranya seperti

diuraikan pada pasal-pasal di bawah ini.

4.1.1 Saluran Tanah Tanpa Pasangan

Untuk pengaliran air irigasi, saluran berpenampang trapesium tanpa

pasangan adalah bangunan pembawa yang paling umum dipakai dan ekonomis.

Perencanaan Bangunan Irigasi IV-2

Perencanaan saluran harus memberikan penyelesaian biaya pelaksanaan dan

pemeliharaan yang paling rendah. Erosi dan sedimentasi di setiap potongan

melintang harus minimal dan berimbang sepanjang tahun. Ruas-ruas saluran harus

mantap.

Sedimentasi dan (pengendapan) di dalam saluran dapat terjadi apabila

kapasitas angkut sedimennya berkurang. Dengan menurunnya kapasitas debit di

bagian hilir dari jaringan saluran, adalah penting untuk menjaga agar kapasitas

angkutan sedimen per satuan debit (kapasitas angkutan sedimen relatif) tetap sama

atau sedikit lebih besar.

Sedimen yang memasuki jaringan saluran biasanya hanya mengandung partikel-

partikel lempung dan lanau melayang saja (lempung dan lanau dengan d < 0,06 –

0,07 mm). Partikel-partikel yang lebih besar, kalau terdapat di dalam air irigasi,

akan tertangkap di kantong lumpur di bangunan utama.

Kantong lumpur harus dibuat jika jumlah sedimen yang masuk ke dalam

jaringan saluran dalam setahun yang tidak terangkut ke sawah (partikel yang lebih

besar dari 0,06 – 0,07mm), lebih 5% dari kedalaman air diseluruh jaringan

saluran. Jadi volume sedimen adalah 5% dari kedalaman air kali lebar dasar

saluran kali panjang total saluran.

Gaya erosi diukur dengan gaya geser yang ditimbulkan oleh air di dasar

dan lereng saluran. Untuk mencegah terjadinya erosi pada potongan melintang

gaya geser ini harus tetap di bawah batas kritis. Di dalam kriteria perencanaan ini,

dipakai kecepatan aliran dengan harga-harga maksimum yang diizinkan, bukan

gaya geser, sebagai parameter untuk gaya erosi.

Untuk perencanaan hidrolis sebuah saluran, ada dua parameter pokok

yang harus ditentukan apabila kapasitas rencana yang diperlukan sudah diketahui,

yaitu :

Perbandingan kedalaman air dengan lebar saluran (n)

Kemiringan memanjang (I)


Untuk perencanaan saluran, ada tiga keadaan yang harus dibedakan

sehubungan dengan terdapatnya sedimen dalam air irigasi dan bahan tanggul .

a. Air Irigasi Tanpa Sedimen Di Saluran Tanah

Keadaan ini akan terjadi apabila air diambil dari waduk secara langsung.

Perencanaan saluran sekarang banyak dipengaruhi oleh kriteria erosi dan

dengan demikian oleh kecepatan maksimum aliran yang diizinkan. Besarnya

kecepatan ini bergantung kepada bahan permukaan saluran.

b. Air Irigasi Bersedimen di Saluran Pasangan

Perencanaan saluran dipengaruhi oleh persyaratan pengangkutan sedimen

melalui jaringan dan dengan demikian kriteria angkutan sedimen

mempengaruhi perencanaan. Untuk lebih jelasnya lihat sub bab 4.1.2.

c. Air Irigasi Bersedimen di Saluran Tanah

Masalah sedimen dan saluran tanah adalah situasi yang paling umum

dijumpai dalam pelaksanaan irigasi di Indonesia. Kini perencanaan irigasi

sangat dipengaruhi oleh kriteria erosi dan angkutan sedimen. Biasanya

sedimentasi memainkan peranan penting dalam perencanaan saluran primer.

Saluran ini sering direncana sebagai saluran garis tinggi dengan kemiringan

dasar yang terbatas. Saluran sekunder yang dicabangkan dari saluran primer

dan mengikuti punggung sering mempunyai kemiringan dasar sedang dan

dengan demikian kapasitas angkut sedimen relatif lebih tinggi, sehingga

kriteria erosi bisa menjadi faktor pembatas.

4.1.2 Saluran Pasangan

Saluran pasangan (lining) dimaksudkan untuk :

Mencegah kehilangan air akibat rembesan

Mencegah gerusan dan erosi

Mencegah merajalelanya tumbuhan air

Mengurangi biaya pemeliharaan

Memberi kelonggaran untuk lengkung yang lebih besar

Tanah yang dibebaskan lebih kecil.


Banyak bahan yang dapat dipakai untuk pasangan saluran (FAO Kraatz, 1977).

Tetapi pada prakteknya di Indonesia hanya ada tiga bahan yang dianjurkan

pemakaiannya :

- pasangan batu

- beton, dan

- tanah.

Pasangan batu dan beton lebih cocok untuk semua keperluan, kecuali untuk

perbaikan stabilitas tanggul. Pasangan tanah hanya cocok untuk pengendalian

rembesan dan perbaikan stabilitas tanggul.

Tebal minimum untuk pasangan batu kali diambil 30cm. Untuk beton tumbuk

tebalnya paling tidak 8 cm, untuk saluran kecil yang dikonstruksi dengan baik

(sampai dengan 6 m/dt), dan 10 cm untuk saluran yang lebih besar. Tebal

minimum pasangan beton bertulang adalah 7 cm. Untuk pasangan semen tanah

atau semen tanah yang dipadatkan tebal minimum diambil 10 cm untuk saluran

kecil dan 15 cm untuk saluran yang lebih besar.

Tebal pasangan tanah diambil 60 cm untuk dasar saluran dan 75 cm untuk talud

saluran. Stabilitas pasangan permukaan keras hendaknya dicek untuk mengetahui

tekanan air tanah di balik pasangan. Jika stabilitas pasangan terganggu

(pembuang), maka sebaiknya dipertimbangkan untuk membuat konstruksi

pembebas tekanan (lubang pembuang).

Pasangan campuran (kombinasi) seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.1 dapat

dipakai juga. Pemilihan jenis pasangan akan bergantung kepada kondisi dan bahan

yang tersedia. Detail konstruksi pasangan diperlihatkan dalam Gambar

Perencanaan Standar.


4.1.3 Rumus dan Kriteria Hidrolis

Rumus Aliran

Ketentuan-ketentuan dan perumusan yang digunakan dalam mendimensi

saluran adalah sebagai berikut :

a. Air yang mengalir harus secara gravitasi

b. Debit yang lewat adalah debit rencana

c. Penampang dianggap berbentuk trapesium

Rumus yang dipergunakan dalam perencanaan saluran adalah dengan

mempergunakan rumus Strickler :

dimana :

V = kecepatan pengaliran (m/dt)

k = koefisien kekasaran Strickler

I = kemiringan dasar saluran

R = Jari-jari hidrolis

= F / P

F = bh + mh2 n = b / h

= h2 ( n + m )

P =

=

F = luas basah penampang (m2)

P = keliling basah (m)

b = lebar dasar saluran (m)

h = tinggi air (m)

m = kemiringan talud (1tegak : m datar)

w = walking/tinggi jagaan (m)

Sketsa Dimensi Saluran :

V = k x R2/3 x I1/2


Koefisien kekasaran Strickler

Koefisien kekasaran tergantung pada faktor-faktor berikut :

Kekasaran permukaan saluran

Ketidakteraturan permukaan saluran

Trase

Vegetasi (tumbuh-tumbuhan)

sedimen

Koefisien-koefisien kekasaran untuk perencanaan saluran irigasi

disajikan pada tabel-tabel berikut ini :

Tabel 4.1 : Koefisien Kekasaran Strickler Untuk Saluran Tanah

No Parameter Koef. Kekasaran (k)

1 Saluran pembuang 33

2 Saluran tersier 35

3 Saluran primer & sekunder

Qp < 1 m3/dt

1 m3/dt < Qp < 5 m3/dt

5 m3/dt < Qp < 10 m3/dt

Qp > 10 m3/dt

35

40

42.5

45

Tabel 4.2 : Koefisien Kekasaran Strickler Untuk Saluran Pasangan

No Parameter Koef. Kekasaran

b

1

m

w

h

m.h


1 Saluran batu hanya satu sisi 42

2 Pasangan batu 2 sisi, dasar tanah 45

3 Pasangan batu seluruhnya 50

4 Pasangan lempengan beton, satu sisi 45

5 Pasangan lempengan beton 2 sisi

Dengan dasar tanah50

6 Pasangan lempengan beton seluruhnya 70

7 Saluran segi empat diplester, pipa-pipa 75

Sedimentasi

Kecepatan minimum yang diizinkan adalah kecepatan terendah yang

tidak akan menyebabkan pengendapan partikel dengan diameter

maksimum yang diizinkan (0,06-0,07 mm). Tetapi secara kuantitas baru

sedikit yang diketahui mengenai hubungan antara karakteristik aliran dan

sedimen yang ada. Untuk perencanaan saluran irigasi yang menyangkut

sedimen, aturan perencanaan yang terbaik adalah menjaga agar kapasitas

angkutan sedimen per satuan debit masing ruas saluran di sebelah hilir

setidak-tidaknya konstan. Dengan menunjuk pada rumus angkutan

sedimen Einstein-Brown dan Englund-Hansen, maka kriteria ini akan

mengacu kepada yang konstan.

Dalil utama untuk perencanaan saluran yang stabil adalah bahwa sedimen

yang masuk ke dalam saluran harus seluruhnya terangkut tanpa terjadi

penggerusan atau sedimentasi. Oleh sebab itu, kapasitas angkutan relatif

T/Q (T = angkutan sedimen, Q = debit) harus konstan sepanjang saluran.

Jika kapasitas angkutnya mengecil, akan terjadi sedimentasi dan jika

kapasitasnya membesar, saluran akan tergerus.

Ada dua (2) cara angkutan sedimen, yaitu :

1) Angkutan bahan dalam keadaan melayang (sedimen layang)


2) Angkutan sedimen dasar

ad.1

Jika dipertimbangkan angkutan sedimen layang, Vlugter memberikan

aturan bahwa partikel-partikel yang lebih kecildari 0,05 sampai 0,07 mm,

vI adalah konstan. Kriteria yang sama dikemukakan oleh De Vos (1925),

yang menggunakan pertimbangan energi, seperti berikut :

.................... (1)

dimana :

T = banyaknya sedimen yang diangkut, m3/dt

Q = debit, m3/dt

= kerapatan air, kg/m3

g = percepatan gravitasi, m/dt2 (~ 9,8)

v = kecepatan aliran, m/dt

I = kemiringan energi

ad.2

Bahan-bahan yang lebih besar dari sekitar 0,06 mm (pasir halus atau

lanau) akan diangkut terutama di sepanjang saluran. Untuk angkutan

bahan ini, bisa dipakai rumus angkutan sedimen Einsten-Brown, yakni :

...................... (2)

dimana :

b = lebar dasar, m

h = kedalaman air, m

T dan I sama dengan pada rumus (1)

Jika rumus angkutan sedimen ini digabungkan dengan rumus debit

Strikler/Manning, maka :

T b x h3 x I3


......................... (3)

Jika digabung dengan rumus debit Chezy, rumus kapasitas angkutan

sedimen relatif menjadi :

.......................... (4)

Penggabungan dengan rumus debit Lacey (v = ks h3/4 I1/2) menghasilkan :

.......................... (5)

Kriteria yang terbaik untuk perencanaan saluran yang stabil yang harus

mengangkut bahan sedimen adalah bahwa kapasitas angkutan sedimen

relatif T/Q tidak boleh berkurang ke arah hilir, atau jika ada bahaya

penggerusan, kapasitas angkutan sedimen harus tetap konstan ke arah

hilir.

Kriteria perencanaan yang akan diikuti bergantung kepada tipe dan

volume sedimen yang akan diangkut, dengan kata lain bergantung pada

rumus angkutan sedimen dan rumus debit yang dipakai. Kriteria bahwa

h1/2 I = konstan, memberikan perkiraan yang dapat diterima untuk

keadaan yang biasa ditemukan pada saluran irigasi.

Karena rumus-rumus ini dihubungkan dengan saluran yang relatif lebar,

dianjurkan agar harga bertambah besar ke arah hilir guna

mengkompensasi pengaruh yang ditimbulkan oleh kemiringan talut

saluran. Ini menghasilakn kriteria bahwa adalah konstan atau makin

besar ke arah hilir.

Profil saluran yang didasarkan pada rumus Haringhuizen (yang disadur

dari teori regim sungai) kurang lebih mengikuti kriteria konstan.

Erosi

T/Q h8/15 x I

T/Q h6/10 x I

T/Q h1/2 x I


Untuk saluran tanah kecepatan maksimum yang diizinkan adalah

kecepatan aliran (rata-rata) maksimum yang tidak akan menyebabkan

erosi di permukaan saluran.

Konsep itu didasarkan pada hasil riset yang diadakan oleh US Soil

Conservation Service (USDA – SCS, Design of Open Channels, 1977)

dan hanya memerlukan sedikit saja data lapangan seperti klasifikasi tanah

(Unified System), Indeks Plastisitas (PI) dan angka pori.

Kecepatan maksimum yang diizinkan ditentukan dalam dua langkah :

1. penetapan kecepatan dasar (vb) untuk saluran lurus dengan

ketinggian air 1 meter seperti pada gambar 4.2 ; vb adalah 0,6 m/dt

untuk harga-harga PI yang lebih rendah dari 10.

2. Penentuan faktor koreksi pada vb untuk lengkung saluran, berbagai

ketinggian air dan angka pori seperti tampak pada gambar 4.3.

dimana :

Vmaks = kecepatan maksimum yang diizinkan (m/dt)

vb = kecepatan dasar (m/dt)

A = faktor koreksi untuk angka pori permukaan saluran

B = faktor koreksi untuk kedalaman air

C = faktor koreksi untuk lengkung

Dan kecepatan dasar yang diizinkan vba = vb x A

Untuk DI. Air Santok ini jenis tanah pada umumnya termasuk tanah

lempung (CL) dengan angka pori 0,8 dan PI (Indeks Plastisitas) = 16 dan

dari gambar 4.2b didapatkan nilai vb = 1 m/dt. Dari gambar 4.3a

diperoleh nilai A = 1 sehingga kecepatan dasar izin vba = 1 m/dt x 1 = 1

m/dt.

Vmaks = vb x A x B x C


Untuk saluran pasangan kecepatan-kecepatan maksimum untuk aliran

subkritis berikut ini dianjurkan pemakaiannya :

Pasangan batu : 2m/dt

Pasangan beton : 3m/dt

Pasangan tanah : kecepatan maksimum yang diizinkan

berdasarkan ketentuan SCS diatas.

Tinggi Jagaan

Tinggi jagaan berguna untuk :

Menaikkan muka air di atas tinggi muka air maksimum

Mencegah kerusakan tanggul saluran

Meningginya muka air sampai di atas tinggi yang telah direncana bisa

disebabkan oleh penutupan pintu secara tiba-tiba di sebelah hilir, variasi

ini akan bertambah dengan besarnya debit. Meningginya muka air dapat

pula diakibatkan oleh pengaliran air buangan ke dalam saluran.

Tabel 4.3 : Tinggi Jagaan Untuk Saluran Tanah

Q

(m3/dt)

Tinggi Jagaan

(m)

Q

(m3/dt)

Tinggi Jagaan

(m)

< 0.5 0,4 5,00 – 10,00 0,75

0,5 – 1,5 0,5 10,00 – 15,00 0,85

1,5 – 5,0 0,6 > 15,00 1,00

Tabel 4.4 : Tinggi Jagaan Untuk Saluran Pasangan

Q

(m3/dt)

Tinggi Jagaan Tanggul

(m)

Tinggi Jagaan Pasangan

(m)

< 0.5 0,40 0,20

0,5 – 1,5 0,50 0,20

1,5 – 5,0 0,60 0,25

5,00 – 10,00 0,75 0,30

10,00 – 15,00 0,85 0,40

> 15,00 1,00 0,50

Kemiringan Talut


Untuk menekan biaya pembebasan tanah dan penggalian, talut saluran

direncana securam mungkin. Bahan tanah, kedalaman saluran dan

terjadinya rembesan akan menentukan kemiringan maksimum untuk talut

yang stabil.

Tabel 4.5 : Harga–Harga Kemiringan Talut Untuk Saluran

Pasangan

No Q

(m3/dt)n = b/h 1 : m

1 > 0,15 1,00 1,0

2 0,15 – 0,30 1,00 1,0

3 0,30 – 0,50 1,00 – 1,20 1,0

4 0,50 – 0,75 1,20 – 1,30 1,0

5 0,75 – 1,00 1,30 – 1,50 1,0

6 1,00 – 1,50 1,50 – 1,80 1,0

7 1,50 – 3,00 1,80 – 2,30 1,5

8 3,00 – 4,50 2,30 – 2,70 1,5

9 4,50 – 5,00 2,70 – 2,90 1,5

10 5,00 – 6,00 2,90 – 3,10 1,5

11 6,00 – 7,50 3,10 – 3,50 1,5

12 7,50 – 9,00 3,50 – 3,70 1,5

13 9,00 – 10,00 3,70 – 3,90 1,5

14 10,00 – 11,00 3,90 – 4,20 2,0

15 11,00 – 15,00 4,20 – 4,90 2,0

16 15,00 – 25,00 4,90 – 6,50 2,0

17 25,00 – 40,00 6,50 – 9,60 2,0


Tabel 4.6

4.2 Penentuan Elevasi Muka Air


Tinggi muka air yang dinginkan dalam jaringan utama didasarkan pada

tinggi muka air yang diperlukan di sawah-sawah yang diairi. Prosedurnya

adalah pertama-tama menghitung tinggi muka air yang diperlukan di

bangunan sadap tersier. Lalu seluruh kehilangan di saluran kuarter dan

tersier serta bangunan dijumlahkan menjadi tinggi muka air di sawah

yang diperlukan dalam petak tersier. Ketinggian ini ditambah lagi dengan

kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier dan longgaran

(persediaan) untuk variasi muka air akibat ekploitasi jaringan utama pada

tinggi muka air parsial (sebagian).

Gambar ........

dimana :

P = muka air di saluran sekunder & primer

a = elevasi tertinggi di sawah

b = kehilangan tinggi energi di saluran kuarter ke sawah 5 cm

c = kehilangan tinggi energi di boks bagi kuarter 5 cm/boks

P = A + a + b + c + d + e + f + g + + Z


d = kehilangan tinggi energi selama pengaliran di saluran irigasi

(I x L)

e = kehilangan tinggi energi di boks bagi tersier 10 cm

f = kehilangan tinggi energi di gorong-gorong 5 cm

g = kehilangan tinggi energi di bangunan sadap tersier

= variasi tinggi muka air, 0,18 h100 (h100 = kedalaman air pada muka

air normal 100%)

Z = kehilangan tinggi energi di bangunan-bangunan tersier yang lain.

Tabel

BL 1


4.3 Perencanaan Bangunan Bagi dan Sadap

Bangunan bagi/sadap berfungsi mengatur tinggi muka air dan membagi

air ke jalur-jalur saluran induk (primer), sekunder dan tersier.

Kriteria perencanaan yang digunakan yaitu dengan menggunakan tabel 4.8 dan

tabel 4.9 yaitu seperti diuraikan di bawah ini :

Karena perhitungan bangunan bagi/sadap ini pada umumnya sama maka

disini kami hanya menjelaskan satu bagian saja, yaitu pada bangunan bagi – sadap

(BAS4) dengan data-data seperti pada tabel berikut :

Tabel 4.7 Data Saluran

NoNama

Saluran

A

(ha)

Q

(m3/dt)

V

(m/dt)

b

(m)

h

(m)

W

(m)I

1 RAS 4 561,66 0,8425 1,11 0,74 0,5

2 RL 1 239,73 0,3236 0,68 0,56 0,4

3 RM 1 147,73 0,1994 0,49 0,49 0,4

4 RTJ 1 138,86 0,1875 0,48 0,48 0,4

5 Ters. AS 4Ka 12,67 0,0152 0,28 0,28 0,4

6 Ters. AS 4Ki 22,67 0,0272 0,24 0,24 0,4

Dari BAS 3 ke BTJ 1

Digunakan pintu pengatur dengan tipe pintu balok sekat/skot balok dengan

data-data sebagai berikut :

AS 4Ki

RM 1

RL 1

RTJ 1

AS 4 Ka

BAS 4RAS 4BTJ 1

BM 1


4.

perencanaan bangunan irigasi

Documents